本發(fā)明涉及一種眼球跟蹤過(guò)程定位優(yōu)化方法及系統(tǒng)，屬于眼球識(shí)別。

背景技術(shù)：

1、在眼球跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)精確且穩(wěn)定的定位一直是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)問(wèn)題。傳統(tǒng)的眼球跟蹤方法往往依賴(lài)于單一的圖像處理技術(shù)，通過(guò)獲取眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行圖像預(yù)處理來(lái)確定瞳孔中心點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)眼球的跟蹤。然而，這種方法在實(shí)際應(yīng)用中往往受到環(huán)境、光照、個(gè)體差異等多種因素的影響，導(dǎo)致定位不準(zhǔn)確、跟蹤不穩(wěn)定等問(wèn)題。

2、因此，亟需設(shè)計(jì)一種能解決上述技術(shù)問(wèn)題的眼球跟蹤方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了提供一種能夠優(yōu)化眼球跟蹤定位的方法及系統(tǒng)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的目的之一是提供一種眼球跟蹤過(guò)程定位優(yōu)化方法，其特殊之處在于包括以下步驟：

4、獲取眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的每一幀進(jìn)行圖像預(yù)處理，并利用視覺(jué)分析技術(shù)，確定出瞳孔中心點(diǎn)；

5、針對(duì)眼球定位需求，構(gòu)建空間定位方格圖，空間定位方格圖上的每一定位方格均設(shè)定有特定的空間坐標(biāo)區(qū)間，并將瞳孔中心點(diǎn)的每一指向與定位方格進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建瞳孔中心點(diǎn)指向~定位方格對(duì)應(yīng)表；

6、獲取眼球定位需求對(duì)應(yīng)的若干情況因子，情況因子與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化具有相關(guān)性，并篩選出與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化的相關(guān)程度大于等于預(yù)設(shè)值的若干有效情況因子；

7、對(duì)所屬同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的有效情況因子進(jìn)行組合，形成單一時(shí)間節(jié)點(diǎn)有效情況因子組，基于時(shí)間序列關(guān)系，對(duì)若干連續(xù)的單一時(shí)間節(jié)點(diǎn)有效情況因子組的因子變化特征進(jìn)行分析，形成參考情況因子變化特征組；

8、對(duì)參考情況因子變化特征組對(duì)應(yīng)的空間定位方格圖的參考定位方格映射變化進(jìn)行確定，并建立和參考情況因子變化特征組的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成參考情況因子變化特征組~參考定位方格映射變化關(guān)系庫(kù)；

9、在對(duì)眼球跟蹤過(guò)程中，實(shí)時(shí)確定出實(shí)時(shí)情況因子組，并確定出實(shí)時(shí)定位方格映射變化，利用參考情況因子變化特征組~參考定位方格映射變化關(guān)系庫(kù)，對(duì)實(shí)時(shí)情況因子和實(shí)時(shí)定位方格映射變化進(jìn)行雙重特征檢索，選定出若干用于對(duì)實(shí)時(shí)方格映射變化進(jìn)行修正的參考定位方格映射變化，并基于確定出的參考定位方格映射變化，形成若干參考瞳孔中心點(diǎn)指向變化，并利用參考瞳孔中心點(diǎn)指向變化，對(duì)實(shí)時(shí)瞳孔中心指向變化進(jìn)行優(yōu)化修正。

10、優(yōu)選的，所述確定出瞳孔中心點(diǎn)的方法步驟包括：

11、對(duì)眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的每一幀圖像進(jìn)行去噪處理，得到去噪后圖像，并對(duì)去噪后圖像進(jìn)行灰度化處理，得到灰度化圖像，并增強(qiáng)灰度化圖像的對(duì)比度；

12、利用邊緣檢測(cè)算法，確定灰度化圖像中的瞳孔邊緣，并基于確定出的瞳孔邊緣，確定瞳孔中心點(diǎn)。

13、優(yōu)選的，所述篩選出與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化的相關(guān)程度大于等于預(yù)設(shè)值的若干有效情況因子的方法包括：

14、對(duì)情況因子進(jìn)行參量化，并將情況因子參量和瞳孔中心點(diǎn)指向的定位方格進(jìn)行關(guān)聯(lián)；

15、將相互之間差異量小于等于預(yù)設(shè)值的情況因子參量進(jìn)行歸類(lèi)，形成若干類(lèi)別情況因子參量集，對(duì)每一類(lèi)別的情況因子參量集對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)的定位方格的相對(duì)位置特征進(jìn)行分析，得到第一相關(guān)參量；

16、在情況因子類(lèi)別等同的類(lèi)別情況因子集之間建立比對(duì)關(guān)系，將類(lèi)別情況因子集各自對(duì)應(yīng)的定位方格的集群位置特征進(jìn)行比對(duì)，確定出二者之間的集群交叉比例，并基于集群交叉比例，確定出第二相關(guān)參量；

17、基于第一相關(guān)參量和第二相關(guān)參量，確定出情況因子與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化的相關(guān)程度。

18、優(yōu)選的，所述情況因子與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化的相關(guān)程度的表達(dá)式為：

19、；

20、其中，g為相關(guān)程度，為相關(guān)程度轉(zhuǎn)化系數(shù)，為類(lèi)別情況因子參量集對(duì)應(yīng)的第i個(gè)定位方格相對(duì)中心定位方格的直線(xiàn)距離，中心定位方格的確定方法包括計(jì)算類(lèi)別情況因子參量集對(duì)應(yīng)的所有定位方格的平均坐標(biāo)，并將最接近平均坐標(biāo)的定位方格認(rèn)定為中心定位方格，n為類(lèi)別情況因子參量集對(duì)應(yīng)的所有的定位方格的總體數(shù)量，為方格間相對(duì)位置影響權(quán)重調(diào)整系數(shù)，為定位方格重合判斷函數(shù)，在將類(lèi)別情況因子集各自對(duì)應(yīng)的定位方格的集群位置特征進(jìn)行比對(duì)時(shí)，若第x個(gè)定位方格出現(xiàn)重合情況，輸出1，否則輸出0，n為參與比對(duì)的類(lèi)別情況因子集對(duì)應(yīng)的定位方格的總體數(shù)量，為集群交叉比例影響權(quán)重調(diào)整系數(shù)，為相關(guān)程度調(diào)整常數(shù)。

21、優(yōu)選的，所述對(duì)若干連續(xù)的單一時(shí)間節(jié)點(diǎn)有效情況因子組的因子變化特征進(jìn)行分析的方法包括：

22、針對(duì)時(shí)間序列，建立時(shí)間軸，并垂直時(shí)間軸建立情況因子參量軸，并將每一時(shí)間節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的有效情況因子參量配置于時(shí)間軸和情況因子參量軸之間，形成若干有效情況因子映射點(diǎn)；

23、將若干有效情況因子映射點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性擬合，形成有效情況因子映射曲線(xiàn)；

24、將有效情況因子組對(duì)應(yīng)的若干有效情況因子映射曲線(xiàn)的組合認(rèn)定為參考情況因子變化特征組。

25、在本發(fā)明公開(kāi)的一些實(shí)施例中，建立參考定位方格映射變化和參考情況因子變化特征組的關(guān)聯(lián)關(guān)系的方法包括：

26、針對(duì)參考情況因子變化特征組和參考定位方格映射變化構(gòu)建若干關(guān)聯(lián)時(shí)間區(qū)段，每一關(guān)聯(lián)時(shí)間區(qū)段的首尾節(jié)點(diǎn)確定方式包括，對(duì)參考情況因子變化特征組的每一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的有效情況因子組進(jìn)行分析，若有效情況因子組中存在有效情況因子參量相對(duì)前一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的變化差異量大于等于預(yù)設(shè)值，則將對(duì)應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)認(rèn)定為關(guān)聯(lián)時(shí)間區(qū)段的首尾節(jié)點(diǎn)；

27、依據(jù)關(guān)聯(lián)時(shí)間區(qū)段，對(duì)參考情況因子變化特征組和參考定位方格映射變化進(jìn)行區(qū)段截取，并將截取的區(qū)段進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

28、優(yōu)選的，所述對(duì)實(shí)時(shí)情況因子和實(shí)時(shí)定位方格映射變化進(jìn)行雙重特征檢索的方法包括：

29、獲取實(shí)時(shí)情況因子參量，并分析每一實(shí)時(shí)情況因子參量在時(shí)間上的變化特征，形成實(shí)時(shí)情況因子變化特征組，同步獲取實(shí)時(shí)定位方格映射變化，并將實(shí)時(shí)定位方格映射變化和實(shí)時(shí)情況因子變化特征組按照關(guān)聯(lián)時(shí)間區(qū)段進(jìn)行區(qū)段截取，并將截取的區(qū)段進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)；

30、對(duì)相互關(guān)聯(lián)的實(shí)時(shí)定位方格映射變化和實(shí)時(shí)情況因子變化特征組進(jìn)行檢索標(biāo)簽提取，并利用提取到的檢索標(biāo)簽在參考情況因子變化特征組~參考定位方格映射變化關(guān)系庫(kù)中進(jìn)行檢索，并對(duì)初次檢索出來(lái)的參考定位方格映射變化和參考情況因子變化特征組進(jìn)行雙重特征檢索，包括情況因子變化特征組之間的第一差異特征分析，以及定位方格映射變化之間的第二差異特征分析；

31、基于第一差異特征分析和第二差異特征分析，確定出最終檢索出的參考定位方格映射變化。

32、優(yōu)選的，所述情況因子變化特征組之間的第一差異特征的方法包括：

33、比對(duì)情況因子變化特征組之間不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的情況因子參量差異量，并將情況因子參量差異量大于等于預(yù)設(shè)值的情況因子標(biāo)記為差異情況因子，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)差異情況因子的數(shù)量，若差異情況因子的數(shù)量大于等于預(yù)設(shè)值，則認(rèn)定情況因子變化特征組之間的第一差異特征不符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則將對(duì)應(yīng)的參考情況因子變化特征組和參考定位方格映射變化進(jìn)行剔除；

34、比對(duì)定位方格映射變化之間不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)映射的定位方格間距離，若定位方格間距離不符合預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則對(duì)對(duì)應(yīng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為方格差異時(shí)間節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)方格差異時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，若大于等于預(yù)設(shè)值，則認(rèn)定第二差異特征不符合標(biāo)準(zhǔn)，并將對(duì)應(yīng)的參考情況因子變化特征組和參考定位方格映射變化進(jìn)行剔除。

35、本發(fā)明的目的之二是提供一種眼球跟蹤過(guò)程定位優(yōu)化系統(tǒng)，其特殊之處在于包括：

36、第一模塊，用于獲取眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)，并對(duì)眼部動(dòng)態(tài)視頻數(shù)據(jù)中的每一幀進(jìn)行圖像預(yù)處理，并利用視覺(jué)分析技術(shù)，確定出瞳孔中心點(diǎn)；

37、第二模塊，用于針對(duì)眼球定位需求，構(gòu)建空間定位方格圖，空間定位方格圖上的每一定位方格均設(shè)定有特定的空間坐標(biāo)區(qū)間，并將瞳孔中心點(diǎn)的每一指向與定位方格進(jìn)行關(guān)聯(lián)，構(gòu)建瞳孔中心點(diǎn)指向~定位方格對(duì)應(yīng)表；

38、第三模塊，用于獲取眼球定位需求對(duì)應(yīng)的若干情況因子，情況因子與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化具有相關(guān)性，并篩選出與瞳孔中心點(diǎn)的指向變化的相關(guān)程度大于等于預(yù)設(shè)值的若干有效情況因子；

39、第四模塊，用于對(duì)所屬同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的有效情況因子進(jìn)行組合，形成單一時(shí)間節(jié)點(diǎn)有效情況因子組，基于時(shí)間序列關(guān)系，對(duì)若干連續(xù)的單一時(shí)間節(jié)點(diǎn)有效情況因子組的因子變化特征進(jìn)行分析，形成參考情況因子變化特征組；

40、第五模塊，用于對(duì)參考情況因子變化特征組對(duì)應(yīng)的空間定位方格圖的參考定位方格映射變化進(jìn)行確定，并建立和參考情況因子變化特征組的關(guān)聯(lián)關(guān)系，形成參考情況因子變化特征組~參考定位方格映射變化關(guān)系庫(kù)；

41、第六模塊，用于在對(duì)眼球跟蹤過(guò)程中，實(shí)時(shí)確定出實(shí)時(shí)情況因子組，并確定出實(shí)時(shí)定位方格映射變化，利用參考情況因子變化特征組~參考定位方格映射變化關(guān)系庫(kù)，對(duì)實(shí)時(shí)情況因子和實(shí)時(shí)定位方格映射變化進(jìn)行雙重特征檢索，選定出若干用于對(duì)實(shí)時(shí)方格映射變化進(jìn)行修正的參考定位方格映射變化，并基于確定出的參考定位方格映射變化，形成若干參考瞳孔中心點(diǎn)指向變化，并利用參考瞳孔中心點(diǎn)指向變化，對(duì)實(shí)時(shí)瞳孔中心指向變化進(jìn)行優(yōu)化修正。

42、本發(fā)明公開(kāi)了一種眼球跟蹤過(guò)程定位優(yōu)化方法及系統(tǒng)，涉及眼球識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了通過(guò)圖像預(yù)處理和視覺(jué)分析技術(shù)確定瞳孔中心點(diǎn)，然后構(gòu)建空間定位方格圖，并將瞳孔中心點(diǎn)的指向與定位方格進(jìn)行關(guān)聯(lián)；篩選與瞳孔中心點(diǎn)指向變化高度相關(guān)的有效情況因子，并對(duì)其時(shí)間序列變化特征進(jìn)行分析；建立參考情況因子變化特征組與參考定位方格映射變化的關(guān)聯(lián)關(guān)系庫(kù)；利用該關(guān)系庫(kù)對(duì)實(shí)時(shí)情況因子和實(shí)時(shí)定位方格映射變化進(jìn)行雙重特征檢索，選定用于修正的參考定位方格映射變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)瞳孔中心指向變化的優(yōu)化修正，本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)提高眼球跟蹤的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。